一种稀疏图正则化的非负低秩矩阵分解算法

非负矩阵分解方法(non-negative matrix factorization,NMF)广泛应用于图像聚类、计算机视觉、信息检索等领域。但是,现有的NMF方法还存在一些不足之处：①NMF方法直接在高维原始图像数据集上计算它的低维表示,而实际上原始图像数据集的有效信息常常隐藏在它的低秩结构中;②NMF方法还存在对噪声敏感以及鲁棒性差的缺点。为了提高NMF算法的鲁棒性和可解释性,提出一种稀疏图正则化的非负低秩矩阵分解算法(sparse graph regularized non-negative low-rank matrix factorization,SGNLMF)。通过低秩约束和图正则化,SGNLMF算法同时利用了数据的几何信息和有效低秩结构;此外,SGNLMF算法还对基矩阵加以稀疏约束,使得其鲁棒性和可解释性均有一定的提升。还提出了一种求解SGNLMF的迭代算法,并从理论上分析了该求解算法的收敛性。通过在ORL和YaleB数据库上的实验结果表明SGNLMF算法的有效性。     

半监督凸非负矩阵分解

基于流形正则化思想,提出了半监督凸非负矩阵分解算法.该算法通过类间图和类内图刻画数据的内在几何结构,使得所提算法不但具有数据矩阵凸分解特性,而且保持它的几何结构和判别信息.最后,人脸数据集上的实验研究表明所提算法能够获得良好的识别性能.     

学习一致相似度矩阵的图非负矩阵分解

非负矩阵分解(NMF)是一种有效的数据降维方法,广泛应用于图像聚类等领域.然而,NMF不能捕获数据固有的几何结构,所以基于图的非负矩阵分解被提出.基于图的算法大多使用K-近邻来构造相似度图.由于数据中的异常值和错误特征,直接构造图是不准确的.针对上述问题,提出了基于学习一致性相似度矩阵的图非负矩阵分解方法.该方法首先通...     

L_(3/2)正则化图非负矩阵分解算法

基于图正则化非负矩阵分解算法(GNMF),提出一种基于凸光滑的L3/2范数正则化图非负矩阵分解算法.该算法用非负矩阵分解算法对数据进行低维非负分解时,根据流形学习的图框架理论,构建邻接矩阵保持数据局部几何结构,并对数据的低维表示特征进行凸光滑的L3/2范数稀疏性约束,在给出算法更新迭代规则的同时,从理论上证明了所给算法的收敛性.通过人脸数据库ORL、手写体数据库USPS和图像库COIL20的仿真实验表明,相对于非负矩阵分解算法及其基于稀疏表示的改进算法,所给算法均具有更高的聚类精度.     

基于NMF和FCRF的单通道语音分离

近年来,非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)被广泛应用于单通道语音分离问题。然而,标准的NMF算法假设语音的相邻帧之间是相互独立的,不能表征语音信号的时间连续性信息。为此,该文提出了一种基于NMF和因子条件随机场(factorial conditional random field,FCRF)的语音分离算法,首先将NMF和k均值聚类结合对纯净语音的频谱结构以及时间连续性进行建模,然后利用得到的模型训练FCRF模型,进而对混合语音信号进行分离。结果表明:该算法相比没有考虑语音时间连续特性的基于NMF的算法如激活集牛顿算法(active-set Newton algorithm,ASNA),在客观指标上有明显提高。     

基于稀疏性约束非负矩阵分解的人脸年龄估计方法

基于人脸图像的年龄自动估计已经成为当前人脸识别领域的一个重要研究方向。首先通过非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)算法对基矩阵或系数矩阵进行稀疏性约束,用形成的更具有局部表达能力的子空间对人脸图像数据进行表示。然后使用径向基函数神经网络进行训练和测试,提取包含在大多数人脸图像上的年龄信息来进行年龄估计。实验结果表明,具有稀疏性约束的非负矩阵分解算法对年龄估计问题具有良好的应用效果。     

二进制约束下的NMF方法及其应用

在普通非负矩阵分解(NMF)方法基础上提出了3个二进制约束非负矩阵分解(3bNMF)算法,对分解矩阵和恢复矩阵元素增加了二进制数的约束,从而更适合对二进制数据进行处理.分别给出了3bNMF算法在数字矩阵分解和有噪声情况下汉字偏旁部首提取中的应用实例,并与普通NMF方法所处理的结果进行了比较.     

非负矩阵因子分解用于中药GC/MS重叠峰解析

非负矩阵因子分解是对非负数据处理的一种多元统计分析方法.NMF分解结果没有“负值”，易于理解和解释，具有比较明确的物理化学意义.由于其多解的特征，文献介绍的NMF算法并不能直接用于化学混合信号解析.作者根据化学波谱的基本特征（化学波谱的平滑性、色谱的单峰性以及质谱的稀疏性）对NMF算法进行了改进，缩小了其多解范围.应用改进的NMF进行模拟HPLC-DAD型两维数据和苍术GC/MS实验数据解析，得到了比较理想的结果.     

基于NMF及其正交投影变换的数字水印算法

提出一种基于非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)及其正交投影变换的数字水印算法.利用NMF构造图像基于部分表示的基矩阵,将其正交并作为水印检测的密钥;将水印信息嵌入图像在正交基矩阵上投影的系数矩阵;再通过反变换重构图像.由于上述措施保持了NMF部分表示整体的能力,且改迭代运算为矩阵投影运算,因而算法在重构精度方面表现出明显的优势.将其应用到数字水印系统,并与文献[4]中实现的水印算法进行对比.实验结果表明,改进算法的鲁棒性更好,实用性更强.     

基于NMF的老电影音频背景噪声修复算法

老电影音频资料经过长时间的存储会出现音频纯度低、存在噪声等问题.利用非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)算法对单声道音频中的背景噪声进行自动、快速检测和分离以去噪.对非噪声和噪声信号分别建立相应的模型,即前者使用正弦模型;后者的模型通过对老电影中先验噪声信号进行训练得到,然后使用一种条件受限的NMF算法对音频中的背景噪声进行分离.实验结果表明,该算法在去噪效果上要优于直接滤波等去噪算法.